Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Химические свойства диоксида титана

Химические свойства диоксида титана


Диоксид титана — амфотерный оксид с некоторым преобладанием основных свойств, но и они выражены чрезвычайно слабо. Слабо выражены и окислительные свойства диоксида титана. Поэтому, а также из-за нерастворимости в воде и многих других растворителях диоксид титана следует считать веществом сравнительно инертным. Инертность наряду с такими физическими свойствами, как малая летучесть и высокая температура плавления, объясняется полимерным состоянием диоксида титана. Диссоциация с выделением кислорода происходит только при очень высокой температуре.
Взаимодействие диоксида титана с элементарными веществами происходит следующим образом. Под действием водорода и металлов диоксид титана способен восстанавливаться, причем в зависимости от условий восстановление идет до трех- или двухвалентного титана. При пропускании, например, медленного тока сухого водорода над раскаленным 1750—1000 °С) диоксидом титана образуется Ti2O3
2ТiO2 + Н2 = Ti2O3 + Н2О - 127,4 кДж.

а при действий водорода под давлением 13—15 МПа на диоксид титана, нагретый до 2000 °С, восстановление идет до TiO:
TiO2 + H3 = TiO + H2О - 183,5 кДж.

При восстановлении диоксида титана парами натрия получается смесь:
4ТiO3 + 4Na = Ti2O3 + TiO + Na4TiO4.

При нагревании диоксида титана с магнием до 1200 °C восстановление идет до Ti2O3. Кальций — наиболее сильный восстановитель. Восстановление TiO3 кальцием протекает по экзотермической реакции:
TiO2 + 2Са = Ti + 2СаО + 102,5 кДж.

Реакцию обычно проводят при температуре 1000 °C.
Алюминий восстанавливает диоксид титана до Ti2O3, TiO и даже до элементарного титана:
6TiO3 + 2Аl = 3Ti2O3 + Al2O3 + 569 кДж;
ЗТiO2 + 2AI = ЗТiO + Al2O3 + 400,6 кДж;
3TiО2 + 4Al = 3Ti + 2Al2O3 + 520,2 кДж.

Диоксид титана восстанавливается углем, причем образуется монооксид титана TiO:
TiO2 + C = TiO + CO - 315,2 кДж.

Азот и кислород на диоксид титана не действуют.
Фтор легко реагирует с диоксидом титана с образованием тетрахлорида и выделением кислорода:
TiO3 + 2F2 = TiF4 + O2 + 706,0 кДж.

При действии хлора на диоксид титана образуется тетрахлорид и выделяется кислород. Однако в связи с большой величиной теплоты образования диоксида титана эта реакция является эндотермической:
TiO3 + 2Ci2 = TiCl4 + O2 - 178 кДж.

Поэтому реакция идет только при высокой температуре (1000 °C и выше) и не до конца. Xлop легко действует на диоксид титана в присутствии восстановителей (уголь, металлы).
Бром действует на оксид титана только в присутствии угли и при высокой температуре:
TiO3 + 2С + 2Вr2 = TiBr4 + 2СО - 171 кДж.

Иод на диоксид титана не действует.
Взаимодействие диоксида титана с неорганическими и органическими соединениями выглядит следующим образом. Фтористый водород с диоксидом титана об разует растворимые в воде оксофторотитановые кислоты. Хлористый водород и в газообразном, и в жидком состоянии присоединяется к диоксиду титана с образованием дихлородиоксотитановой кислоты:
TiO3 + 2HCl = H2[TiO2Cl2].

При температуре выше 800 °C в присутствии угля HCl реагирует с диоксидом титана по уравнению:
TiO2 + 2С + 4HCI ⇔ TiCI4 + 2СО + 2Н3 - 328 кДж.

8 воде диоксид титана не растворяется. Пероксид водорода действует из него с образованием пероксометатитановой кислоты.
Сероводород и диоксид серы нe реагируют с диоксидом титана, а аммиак взаимодействует с ним при 500 °С с образованием нитрида титана:
6TiO2 + 8NH3 = 6TiN + 12H2О + N2 - 1295 кДж.

В разбавленных растворах минеральных и плавиковой кислот диоксид титана не растворяется. 8 плавиковой кислоте повышенной концентрации диоксид титана растворяется с образованием в растворе оксофторотитановых кислот. Диоксид титана медленно растворяется также в концентрированной серной кислоте, при этом получаются сульфатотитановые кислоты.
Диоксид титана очень медленно растворяется в концентрированных растворах гидроксидов, В то же время он хорошо растворяется в насыщенном растворе гидрокарбонате калия с образованием дикарбонатометатитаната калия.
Несмотря на то. что вода непосредственно не присоединяется к диоксиду титана, все же его не следует рассматривать как ангидрид амфотерных гидроксидов, хотя бы потому, что диоксид титана может быть получен путем их обезвоживания. Эти гидроксиды носят названия титановых кислот, соли которых могут быть получены при cплавлении диоксида титана с гидроксидами или карбонитами щелочноземельных и других металлов.
При высокой температуре (при сплавлении) диоксид титана способен реагировать со многими солями. Например, с фторидом калия при 700 °С идет реакция с образованием метатитаната и оксотетрафторотитаната калия:
2ТiO2 + 4KF = K2TiO3 + K2[TlF4О].

Диоксид титана реагирует также при сплавлении с гидросульфатами, фосфатами, карбонатами» боратами, а расплавленные нитраты и цианиды на диоксид титана не действуют.
При сплавлении диоксида титана с оксидами различных металлов образуются титанаты и двойные оксиды. В частности, при сплавлении TiO2 с Ti2O3 происходит образование фазы на основе Ti3O5. т.е Ti3O5 является двойным оксидом трех- и четырехвалентного титана: его можно рассматривать также как метатитанатоксид титана (III)-(TiO)2TiO3.
Гидридами металлов диоксид титана восстанавливеется, в частности при действии гидрида кальция образуется дигидрид титана и выделяется водород:
TiO2 + 2CаH2 = TiH2 + CaO + Н2 + 122,8 кДж.

В связи с полимерным состоянием диоксида титана он является химически инертным по отношению к большинству органических веществ. Если диоксид титана и вступает в реакции с органическими соединениями, то только при высокой температуре. В органических растворителях диоксид титана нерастворим.
С углеводородами в обычных условиях диоксид титана не взаимодействует, в при температуре выше 1000 °C метан, например (особенно под высоким давлением), восстанавливает диоксид титана до монооксида:
4ТiO2 + CH4 = 4ТiO + CO2 + 2Н2O - 90,1 кДж.

С хлоропроизводными углеводородов диоксид титана реагирует при высокой температуре (выше 300 °С) с образованием тетрахлорида титана. Так, при пропускании паров тетрахлорида углероде над нагретым дитоксидом гитана идет реакция:
TiO2 + CCI4 = TiCl4 + CO2 + 107,6 кДж.

При взаимодействии с другими хлоропроизводными углеродов в качестве побочных продуктов образуется оксид углерода и хлористый водород, например:
TiO2 + 2CHCl3 = TiCl4 + 2СО + 2HCl - 9,6 кДж.
Добавлено Serxio 24-02-2017, 14:58 Просмотров: 2 751
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent